DTN網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸性能優(yōu)化研究.pdf

1、空間延遲容忍網(wǎng)絡(Delay Tolerant Network, DTN)與地面有線網(wǎng)絡存在著巨大差異:地面有線網(wǎng)絡鏈路傳輸時延小,誤碼率低,TCP/IP協(xié)議中的傳統(tǒng)擁塞控制算法能夠得到良好地應用;而空間DTN鏈路環(huán)境中,傳輸時延大,誤碼率高,若繼續(xù)使用TCP/IP協(xié)議中的傳統(tǒng)擁塞控制策略,數(shù)據(jù)的傳輸效率將大大降低。
　　針對上述問題,本文首先總結了國內外對提高空間網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸性能所做出的各項工作。接著詳細描述了傳統(tǒng)TCP協(xié)議擁塞

2、控制算法的幾個階段,指出了長時延對慢啟動階段的影響;高誤碼對丟包與擁塞判斷的影響。并通過NS2仿真進一步證實了其結論的正確性。然后為了降低長時延對數(shù)據(jù)傳輸速率的影響,基于Vegas算法進行了兩方面的改進:一是通過擴大初始窗口,使單位時間內獲得更多ACK,加速慢啟動階段擁塞窗口的增長,從而獲得更大吞吐量;二是考慮到Vegas算法可能過早結束慢啟動階段,使得在擁塞避免階段逗留時間過長,大大降低了網(wǎng)絡帶寬利用率。因此本文采用加速增長擁塞避免階

3、段擁塞窗口值的策略,使其更快速的接近最佳窗口,從而提高鏈路吞吐量。通過NS2的對比仿真實驗,可以看出,在短時間內,改進后的Vegas算法吞吐量要明顯高于傳統(tǒng)Vegas算法。
　　為了更加準確的判斷丟包是擁塞造成還是誤碼造成,本文采用了顯式擁塞通知(ECN)機制來解決高誤碼所造成的影響。通過空間鏈路中間的路由器節(jié)點,能夠更加準確,更加快速的通知發(fā)送端擁塞是否發(fā)生。在準確判斷丟包的原因前提下,進一步劃分擁塞狀態(tài),能夠最大限度的利用帶寬

4、。最后,通過NS2的仿真實驗,可以看出,在TCP連接當中,改進后的算法要優(yōu)于Vegas算法。
　　最后,基于CCSDS AOS標準和TCP分段(TCP-Splitting)技術搭建了空間網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€系統(tǒng)。通過TCP分段技術,使得空間內部網(wǎng)絡能夠使用傳統(tǒng)TCP協(xié)議擁塞控制算法,而空間鏈路間則使用改進的Vegas算法。這樣,減少了不必要損耗,并且能更快速地傳輸文件。在系統(tǒng)中傳輸文件,尤其是小文件,我們可以看出,改進后的算法要優(yōu)于